高強度結構用鋼在船舶與海洋工程結構中的應用

曹莉莉 馬光耀 王鵬宇 薛福菊 姜 卓

(1．青島龍嘉海事工程技術有限公司;2．青島海盛石化勞務工程有限公司;3青島錦鴻工程配套有限公司 山東 青島 266500)

1 研究背景

為了使船舶結構在各種厚度的高強度結構鋼中得到滿足，對于高強度結構用鋼的工藝要求也變得更高，焊接工藝變得更加嚴謹，這就要求施工人員不僅要具備較強的加工技能，更要具備良好的綜合素質能力以及較強的工作效率。

下圖是對于國標GB712的高強度結構用鋼的性能指標和化學成分:

需要注意的幾點是，在對船級社進行認證過程當中，需要增加時效性與沖擊性，對裂紋尖端開口的焊接，有一些特殊要求。

2 化學成分的分析

因為EH36對低溫環境和韌性的要求都比較高，因此，將EH36高強度結構用鋼在負四十度的條件下進行沖擊性實驗，實驗要求C高于Mn。

要提高鋼的強度就需要通過C的固溶化。而Mn能夠起到固溶和強化的作用，能夠有效的提高鋼的強度，改善沖擊性以及韌性，降低結構用鋼的脆弱程度;同時，Mn在煉制過程中具有脫氧作用，能夠降低對s的影響程度，si起到可以固溶和強化的作用。Nb可以形成極小的碳化物、氮化物以及碳氮化物，有效的防止奧氏體晶粒的變大，在實驗過程當中能夠增加二次結晶的溫度，有效的細化鐵素體當中的晶粒，保持變形的效果。V可以起到增強鋼元素的作用;Ti在鋼中可以有效的防止加熱過程當中晶粒的變大，形成細小的、分散的TiN顆粒，有利于提高韌性并能夠提高鋼的強度。

P和S是鋼中的有害元素，我們必須要對它的含量加以控制。要減少N的低溫沖擊性，就需要控制對于H與O的含量，因此，EH36的結構鋼板成分設計如下圖:

3 實驗過程

3．1工藝制作生產。為了降低鋼當中的P和S的含量，我們需要對鋼水進行轉鋁冶煉，去除C成分，并且加入適量的改制劑成分，減少P成分的渣量。LF爐可以進一步對鐵去雜質。LF爐能夠制作復原性白渣，它是高堿度的，并且能夠將白渣保存十分鐘以上的時間。鈣可以對非金屬類的雜質進行變質處理。為了保證雜質充分浮于表面，在喂線過后進行不少于十分鐘的軟吹;影響鋼板抗層狀撕裂的因素就是鑄坯心的縮孔問題。在加熱過程中，加熱的溫度也不能過高;隨后進行軋制來獲得性能優良、高強度結構鋼的船板;最后要對高強度結構鋼板進行熱處理，這是對EH36的最后一項程序，在經過了這七項的工藝后，一個完整的EH36高強度鋼船板就完成了。

3．2準備工作。在焊接前，我們需要準備好高強鋼需要的材料以及焊接要用到的材料如下圖:

最后是參與焊接的人員，這些人員必須經過專業的考試以及具備相關的職業資格證書才能夠參與焊接項目。

3．3 施工要求。

(1)焊接的裝配材料要與其相匹配。

(2)要對高強度的焊板進行使用前的烘焙和保溫處理，每次均以四個小時的焊接消耗量為標準，領取焊條，做到隨用隨取，避免浪費材料。

(3)在高強度結構鋼焊接工程之前，工作人員應當仔細的檢查焊縫坡口以及空隙現象，并且認真做好清潔工作。

(4)要求焊接縫隙的始末端都是自由端的，在焊接前要提前裝好引、熄弧板。

(5)焊接前要對鋼板厚度大于四十毫米的高強度結構鋼，進行一百度到一百五十度的預熱。

3．4 施工過程

(1)針對于較長的縫隙，可以將焊接工藝分為多個階段，各階段的焊接要保持相同的速度進行。

(2)在多層的焊接中，可以重疊或者減緩焊接速度，但不包含打底層。

(3)可以采用重疊和減慢焊接的方式來有效地防止打底層開裂。

(4)蓋面層運用退火焊能夠增強焊縫的自回火能力，改善被影響的組織和性能。

3．5 檢查

3．6在高強度結構鋼的焊接過后，要形成自我檢查、相互檢查以及專職檢查的習慣，并且要嚴格按照CB/T3802－1997《船體焊縫表面檢查質量要求》來執行。

4 結語

我國高強度結構鋼的船舶以及海洋建設工程的國產化，離不開高端的進口材料和技術。本文對EH36高強度結構鋼焊接材料的準備、焊接工藝、焊接過程、焊接人員與檢測，都有了一個詳細的研究，對于EH36的焊接，要選擇合適的焊接參數與焊接工藝，嚴格的按照相關工藝的正確措施實施，促進我國船舶產業的發展。